Текст книги "Знание-сила, 2004 № 06 924)"

Автор книги: Автор Неизвестен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 5 (всего у книги 12 страниц)

«Холодная колыбель жизни»

Бактерии – это бактерии, а вот когда появились «мы», паши предки – животные организмы?

Когда?

Бактерии – это бактерии, а вот когда появились «мы», наши предки – животные организмы?

В середине XX века ученого, пытавшегося искать остатки животных в докембрийских отложениях, могли счесть сумасшедшим. К началу XXI столетия с мыслью, что бесскелетные многоклеточные животные в изобилии населяли моря 550 – 565 миллионов лет назад, свыклись, а рубеж их появления в ископаемой летописи отодвинулся еще на 200 миллионов лет.

Наиболее осторожные палеонтологи предпочитают называть такие остатки "протерозойскими органическими пленками". Среди "пленок" действительно много простых округлых или вытянутых образований около 1 – 3 сантиметров в поперечнике или в длину, являющихся чехлами водорослей и бактериальных колоний. Они присутствуют и в отложениях двухмиллиардолетней давности. Но самые интересные "пленки" начинают встречаться в породах возрастом примерно 750 миллионов лет. Особенно много таких ископаемых в Южном Китае. Первооткрыватели дали им имена, подчеркивающие принадлежность к червям.

Более похожи на примитивных червей пармии, обнаруженные Мариной Борисовной Гниловской в отложениях того же возраста на Тимане. Один конец кольчатой пармии был заужен, другой – уплошен: может быть, все же червь? Английский палеонтолог Ник Баттерфилд нашел в столь же древних породах Шпицбергена другой странный организм, получивший имя "валькирия". Ведь где– то вблизи этого северного архипелага скандинавские мифы помещали Вальхаллу, куда девы-валькирии уносили души павших в сражении воинов. Фотографиями обнаженных валькирий, к сожалению, исключительно ископаемых, Ник увешал все стены своего кембриджского кабинета и уверял, что рассмотрел на них шесть различных типов клеток.

Но все-таки самые древние несомненные многоклеточные животные известны пока только из Южного Китая. Их возраст составляет около 570 – 590 миллионов лет, и представляют они собой ветвящиеся трубчатые скелеты кишечнополостных, возможно, гидроидных.

Где?

Постепенно вглубь «веков» отодвигается не только время появления многоклеточных, меняются и представления о возникновении животных с твердым минеральным скелетом. Еще в семидесятые годы прошлого века в Намибии обнаружили мелкие (до 3 – 5 мм длиной) известковые трубочки, названные в честь американского геолога, одного из пионеров докембрийской палеонтологии Престона Клауда, клаудинами. Трубки клаудин состоят из множества эксцентрично вложенных друг в друга известковых конусов, видимо, надстраивавшихся по мере роста организма, то ли кишечнополостного, то ли червя.

Почти тридцать лет клаудины считались чуть ли не исключением из правил бесскелетной докембрийской жизни. Однако бурные события конца прошлого (до сих пор трудно вымолвить двадцатого) века, резко поменявшие политический расклад, позволили многочисленным международным экспедициям устремиться на юго-запад Африки. И естественноисторический расклад стал преображаться не менее основательно.

В докембрии Намибии нашли настоящие рифы, причем "скелетные", причем возведенные кораллами. Кроме кораллов, из тех же рифов были извлечены уже известные клаудины и совершенно непонятные микроскопические существа, над обликом которых пришлось долго ломать голову. В конце концов, отцифровав несколько тысяч тонких, микрометровых срезов, получили объемный "портрет" этих ископаемых, впрочем, мало прояснивший их суть: на тонкой изогнутой ножке покачивалась "головка" с шестью дырками по бокам и одной сверху – этакая хайтековская бра...

Наши уже сложившиеся и "совершенно верные" представления об эволюции мира вновь оказались преходящими и, мягко говоря, упрощенными. К этому времени уже только ленивый не писал о "холодной колыбели жизни". Данная остроумная гипотеза предполагала зарождение сравнительно высокоорганизованных многоклеточных животных в прохладных водах высоких широт, поскольку в теплом климате "зародиться" им мешали обильные бактериальные маты, да и насыщенность прогретых вод кислородом была заметно ниже. И тут – богатый теплолюбивый коралловый мир того же возраста!

В Сибирь, в Сибирь!

Пора было искать свою, может быть, даже более древнюю Намибию в Сибири, где водновозрастных известковых слоях уже попадались странные отпечатки и «кораллы». После почти десятилетнего экспедиционного дефицита 1998 год казался многообещающим. Дикторы и руководители всех масштабов наперебой вещали о долгожданном росте благосостояния народонаселения. «Жить стало лучше, жить стало веселее», «чертовски хотелось поработать». Мужественно отказавшись от полевых работ под Лас– Вегасом с заключительным семинаром в самой «столице развлечений», я ждал обещанную сумму из одного места, звучно именуемого Российским фондом фундаментальных исследований.

До конца лета оставались считанные дни. Уже распаковывалось припасенное экспедиционное снаряжение, поскольку осенью в Восточной Сибири делать нечего: снег то и дело перекрывает отложения, а река вот– вот готова затихнуть на зиму, отрезав дорогу назад. И вдруг, как потом выяснилось, всего за несколько дней до знаменитого дефолта из фонда пришла необходимая и весьма приличная для додефолтовских времен сумма. Наверное, осведомленные о грядущих переменах деятели из означенной организации никак не ожидали, что за три дня можно добраться из Москвы почти до побережья Охотского моря и "спустить" все отпущенные капиталовложения. (Этот опыт был учтен в дальнейшем: теперь деньги на полевые работы выдают в декабре, чтобы их тут же с благодарностью вернули обратно. Что касается личности, умудрившейся потратить выданную сумму на дело, то все ее проекты фонд с тех пор отклонял. Был даже проведен "научно" корректный эксперимент. обе заявки, поданные под чужими именами, были благосклонно приняты. А пары отринутых с удовольствием поддержали Международная программа геологической корреляции ЮНЕСКО и НАТО.)

Относительно сложным моментом был перелет из Якутска в Югаренок, в верховья реки Юдомы. Некогда многолюдный местный аэропорт Маган (в Якутии поезда не ходят и шоссейные дороги не проложены) встречал полной тишиной и пустым щитом с надписью "Расписание рейсов". Стройные ряды из нескольких десятков вертолетов и маломестных самолетов оказались декорацией: все годные в хозяйстве детали из них давно уже вынули. Среди двух конкурировавших авиакомпаний, владевших одним "кукурузником" каждая, предпочтение было оказано государственной. Единственную бывшую на ходу машину искали три дня. Рейс, впрочем, прошел благополучно, несмотря на забастовку авиадиспетчеров и на дым, окутавший горы Сегге-Дабана (тайга горела по всему югу Якутии – тушить было некому и не на что). Дружеские посиделки с метеорологами в Усть-Mae, впрочем, создали необходимую видимость по крайней мере "де-юре". В полете небольшой экипаж предложил пассажирам легкий завтрак, перетекающий в обед и ужин. Сочетание советского (икра и осетрина ведрами) с новорусским (невесть как попавшим в эти места шотландским элем) располагало к общей беседе. Казалось, весь экипаж сидит вместе за столом, изредка бросая взгляды в пустующую кабину. Может быть, так оно и было...

Население Югаренка встретило нас как освободителей. Загнать самолет в недавний центр золотодобычи в последнее время мало кому удавалось. Сами артелылики тоже не выглядели преуспевающими дельцами, особенно на фоне московских фондовиков, биржевиков и банкиров. "Сколько намываем? Не секрет. Килограмм тридцать золотишка на нос за сезон.

Прилетает хозяин: хлеб брали? тушенку-сгущенку брали? Должны столько– то!" – потупившись, говорил современный старатель. А несколько дней назад в центре Якутска бушевала демонстрация шахтеров государственных под лозунгом: "Мы добываем золото, а получаем!.."

"Теперь уже не редкость такие случаи, что после восьмимесячного тяжелого труда рабочие выходят с промыслов только с долгом. Некоторые ходят в отрепьях, чтобы выгадать по одежде. Тут, если не поворуешь, не поплутуешь по образцу приказчиков, то и не поживешь..." Это из С.В. Максимова "Сибирь и каторга". Год 1871. Век нынешний и век минувший...

Вниз по Юдоме

В Югаренке мы погрузились на свои резиновые лодки и перестали быть от кого-то зависимыми. Предстояло пятисоткилометровое возвращение на веслах в Усть-Маю мимо интереснейших в мире пейзажей из рифейских, вендских и кембрийских скал, прикрытых то легкой дымкой, то почти московским смогом.

Было не по-осеннему тепло. Даже палатка за три недели пути ни разу не понадобилась. Она была отдана второй половине экспедиции с указанием догнать в условленном месте, в 150 километрах ниже по течению... Встретились мы уже в Москве. А от единственного сильного ночного дождя вполне надежным прикрытием оказалась резиновая лодка, перевернутая кверху днишем. Даже вылезать из-под нее не хотелось, если бы не ручеек, решивший во что бы то не стало пробиться именно под спальником.

По долинам синели ирисы и краснели саранки. Лишь расцветившаяся листва сибирского леса да ледяная иссиня-прозрачная река намекали на реальное время года. Цвет реки оказался обманчивым. Оттенок индиго придавали ему соединения меди, использовавшиеся в верховьях при добыче золота. Прозрачность тоже обернулась безжизненной пустотой на десятки километров вниз по течению: ни рыбы, ни водорослей. "Главное богатство Сахалина и его будущность, быть может, завидная и счастливая, не в пушном звере и не в угле, как думают, а в периодической рыбе". А.П. Чехов, "Остров Сахалин", годы 1893– 1894. Если заменить слово "уголь" названием не столь популярного в конце позапрошлого века горючего ископаемого "нефть", ох, как прав окажется "певец сумерек". (Сахалин, наверное, уже не спасти – побывав в шкуре госэксперта и вдосталь наглядевшись в круглые от сиюминутной жадности глаза местных и высоких управителей, в этом трудно усомниться. У Сибири порог экосистемной прочности повыше, но тоже не беспределен.) Впрочем, классики нужны, чтобы к месту процитировать или устроить "веселенький" юбилей, как в 1937 году, к столетию смерти А.С. Пушкина...

Другим верным признаком осени была беспорядочная пальба в любое время суток – не настреляешь дичи впрок, зимой при теперешнем "северном завозе" можно смело класть зубы на полку, все равно сами выпадут. И в прежние времена баржи поднимались в верховья сибирских речек с большим трудом и скрежетом лниша на перекатах. А в 1998-м паводок сошел вместе с телеграфными столбами и прибрежными избами быстро. Связи нет, жилья нет, продукты не доставили. Зима – даже не на носу, а перед носом – медленно сползает с Сетге-Дабана. Впрочем, невеселые мысли о предстоящем зимовье не мешали местным охотникам, рыбакам, грибникам и ягодникам по совместительству подтрунивать над палеонтологами, которых нелегкая занесла осенью на Юдому и без ружей. Беспроволочный телеграф работал отменно: на всем пятисоткилометровом пути о нас знали загодя, и без мобильников обходились. Встречали везде словами: "Скоро ли Ельцина в Москве скинете?", "Я бы его обеими руками поддержал, да чем штаны буду поддерживать?"

Древняя жизнь

Правый берег реки Юдомы, что течет от Охотского моря в реку Маю и, влившись в нее, далее в Алдан, обрывается розовыми и серыми утесами. Чтобы высадиться среди серовато-рыжих от лишайников угловатых глыб, нужно в несколько хороших взмахов весел преодолеть отбойное течение и, перескакивая с одного валуна на другой, подобраться к одной из промоин в скале. Промоина выбирается не случайно. В ней восходящий ветерок сдувает назойливых кусачих тварей, а вода за тысячи лет очистила поверхность горной породы до ослепительной белизны. На белом от времени каменном полотне снизу до самой вершины, откуда с пятисотметровой высоты свисают витые стволы кедрового стланика, проступают разнообразнейшие следы прошлого.

Не все они, конечно, видны даже опытному глазу. Клаудины – точнейшие копии намибийских – обнаружились при обработке образцов уже в Москве вместе с некоторыми другими остатками скелетных организмов. Значит, и в Сибири "тропическая" жизнь была полна и разнообразна.

В 180 метрах ниже клаудин, забравшихся почти на самый верх обрыва, а значит, на 5 – 10 миллионов лет древнее их, обнаружились совершенно иные ископаемые. Вся поверхность зеленоватых глинистых пластов была испещрена замысловатым узором, похожим на стопки тарелок, наваленных сумасшедшей посудомойкой. Конечно, "тарелки", "блюдца" и "чашки" были не более полусантиметра в диаметре и лежали на боку, так что проступали одни ребра. Длина же "стопок" доходила до метра. Они извивались, сворачивались и в общем напоминали следы роящих животных. Но следы никогда не пересекают друг друга (ведь там, где раз прополз, уже все съедено), не ветвятся (черви, разделившиеся и расползшиеся в разные стороны, бывают только в мультфильмах) и редко так сильно увеличиваются в диаметре. Кто это? Как обычно, есть научное название "гаочжиашания", данное китайскими палеонтологами, но нет ни одного современного аналога данного организма, чтобы понять его природу. Жил он и вымер 560 миллионов лет назад. Выше, 540 миллионов лет назад, исчезли клаудины. Еще выше опустошается тайга.

Остались самые мелкие, вроде бурундуков, полевок и белок, да самые крупные – человек и медведь – ее обитатели. Их, кроме человека, промышлял Осип, поблизости от избы которого встал наш очередной лагерь. Мелочь приходилось вылавливать, чтобы сохранить остатки прошлогодней муки. Медведь годится и в пищу. (Самый свежий череп мы с удовольствием приняли в подарок.) Мотор на лодке Осипа сдох давно и окончательно. Чтобы переправиться на другой берег реки, где удобнее ставить сети, ему приходилось около двух километров медленно тащить лодку против течения как раз до нашего бивака. Сплывать на веслах поперек шустрой Юдомы. Потом еще раз и вновь волоком долго возвращаться к своему дому, избе с отметинами ледохода под самой крышей, хоть и стояла она на крутизне, и сакральной елке с бумажными записками-пожеланиями. И все это с давно не гнущейся и не леченной (нечем) спиной на усталых ревматических ногах. А как без рыбы? Продукты охотникам-одиночкам возить перестали, а без лодки 300 километров до ближайшего магазина (и столько же обратно) не добраться. Ни рации, ни телефона. И сколько таких охотников зимуют и будут зимовать по всей Якутии? (По сообщениям Центризбиркома, в Якутии явка избирателей на думских выборах в 2003 году составила почти 90 процентов. Неужели по этому случаю вертолеты нашлись, чтобы всех урнами обнести, или облетать уже некого стало?)

Новое слово «дефолт»

Осип пек каравайчики и делился с нами. Мы тоже отгрузили ему московские консервы: остаток пути можно было перебиться рыбой. Пошел окунь, щука, таймень. (Не зря я тащил жбан майонеза!) Зарядили новыми батарейками «допотопный» транзистор «Сони» первого постсоветского завоза. На подобные полупустые коробочки «заботливые» хозяева новой жизни выменивали у местных охотников соболиные шкурки (10 за 1 приемник). Японская техника бодро заверещала, и русско-эвенкский разговорник пополнился новым словом «дефолт». Я понял, что до Москвы нам не добраться, но если приналечь на весла, то прежде очередного повышения цен на авиабилеты можно еще вылететь из Усть-Маи или хотя бы напроситься на какое-нибудь судно, шедшее до Якутска. Там, думал я, придется как-то зарабатывать на жизнь и авиабилеты. Навигация заканчивается.

Загрузив необычных губок метрового роста и прочих ископаемых, собранных на последних разрезах, мы припустили вниз по Юдоме и Мае. Жалко, конечно, было пролетать мимо живописных пейзажей, где на скалах с водопадами раскинулся национальный парк "Майские столбы", да и в самих скалах надо было бы порыться подольше, но... 350 километров до впадения Маи в Алдан были пройдены менее чем за неделю. Алдан приветствовал мощным встречным ветром. Надувная лодка плыла только вверх по течению, а брод в этом месте великой сибирской рекой уже не предусматривался.

Справиться с неожиданным препятствием помог случай. Поздним вечером на свет костра выскочила дюралька, по пути обломав на галечнике лопасти винта. Изрядно нагрузившиеся напитками местного разлива, рыболовы-охотники закусили нашими макаронами, поинтересовались, где палатки, и, удивленные отсутствием оных, захрапели у остатков костра, пообещав утром перебросить в Усть– Маю. Старший из них, кому мешали уснуть два ружья под головой, каждые четверть часа вскакивал и вопрошал: "Аты меня не убьешь?" Успокоился он только после того, как я пообещал это сделать. Поутру винт был заменен, чай распит, и нежданные гости начали прощаться. "А в Усть-Маю?" – поинтересовался я. "Мы же не туда". "А обешали!" "Обещали? Тогда поехали!"

"...Вилюйск существует единственно в виду сбора ясака и добывания купцами пушного товара у якутов. Когда истощится эта отрасль промышленности, Вилюйск должен опустеть, как мало способный к оседлой жизни", – записал в 1828 году ссыльный М.И. Муравьев-Алостол. Так оно и происходит. В Усть-Мае около 30 тысяч жителей и почти все – без работы. Деваться им некуда. Цены на авиаперевозки и без дефолта гигантские.

По счастью, они на тот момент не изменились, и мы, добившись прилета дополнительного борта, оказались в Якутске. Наутро 13 сентября выпал снег, напомнив нам о "холодной колыбели жизни". Вряд ли холод помог чему-либо зародиться, но мороз и голод сибирской зимы 1998-1999 годов, наверное, перенесли не все. Я писал по собранным в пути адресам. Ответа не было...

Ал Бухбиндер

Парадокс Архимеда

Школьные дисциплины, если мы, конечно, не имеем к ним профессионального отношения в дальнейшей жизни, остаются в нашей памяти зачастую всего лишь набором не состыкованных друг с другом, но словно данных на века дат, фактов и законов.

Школьные "персонажи" – писатели, исторические деятели, ученые – также порой запоминаются нам лишь по готовым каноническим описаниям, в которые время с трудом вносит коррективы.

Но оно-то, время, не стоит на месте, не мирится с незыблемыми формулировками и авторитетами, заставляя пересматривать с высоты сегодняшнего дня, казалось бы, неизменные истины.

Вот и в таких, вроде бы навсегда установленных положениях, как законы Архимеда и Ньютона, неутомимые исследователи по сию пору пытаются отыскать "прорехи". Не дает покоя и фигура самого Ньютона, со стереотипным представлением о которой не могут смириться историки.

Новое в привычном мире науки – наверное, такой "шапкой" можно объединить эти несколько сюжетов.

Известно, что теория относительности Эйнштейна (ее иногда называют еще "специальной" или "частной" теорией относительности, чтобы отличить от "общей", как называют эйнштейнову же теорию гравитации) полны м-полна парадоксов. Частная теория относительности утверждает, например, что два близнеца, один из которых совершил кругосветное или космическое путешествие с околосветовой скоростью, а другой оставался дома, состарятся по-разному.

Копье, влетающее с околосветовой скоростью в ящик, длина которого равна длине копья, может, с точки зрения одного наблюдателя, поместиться в ящике, а с точки зрения другого – пробить его насквозь. И так далее. Парадоксы эти эффектны, но всегда разрешимы. Внимательное, осторожное и последовательное рассуждение быстро показывает, что учет поначалу незамеченных деталей приводит к одинаковости результата, с точки зрения обоих наблюдателей. Реальность не "раздваивается", она остается единой для всех.

Недавно, однако, физики обратили внимание на парадокс, который оказалось не так-то просто объяснить. Поскольку речь в нем идет о телах, погруженных в жидкость, его назвали "релятивистским парадоксом Архимеда" (релятивистское – это все, что относится к теории относительности, то есть к релятивистской теории).

Представьте себе подводную лодку, плотность которой в точности равна плотности воды, так что она и не тонет, и не всплывает в океане. Теперь вообразите, что эта подлодка по каким-то причинам приобрела околосветовую скорость.

По законам частной теории относительности масса движущихся тел возрастает тем больше, чем ближе их скорость к скорости света. Но если масса подлодки возрастает, она должна затонуть. С точки зрения берегового наблюдателя, подлодку ждет судьба "Курска": она обязательно пойдет на дно. Однако капитан подлодки видит ситуацию иначе. Это не он движется, а вода вокруг его корабля несется с околосветовой скоростью. В таком случае молекулы воды в каждом ее кубическом сантиметре должны становиться массивнее, то есть плотность воды должна стать больше, чем подлодки, – та будет вытолкнута из воды на поверхность.

Так что все-таки: утонет или всплывет релятивистская подводная лодка?

Вопрос этот был поставлен еще лет пятнадцать назад американским физиком Джеймсом Супли, который первым обратил внимание на сей парадокс. Но ни сам Супли, ни другие физики не придали тогда этой занятной ситуации особого значения и не попытались ее объяснить, будучи заранее уверенными, что в теории относительности все в порядке и этот парадокс – такой же кажущийся, как все другие, нужно только посидеть и подумать, какая деталька там не учтена. Однако физику из бразильского университета в Сан-Паулу Джорджу Матсасу, которому этот же вопрос был недавно задан его студентом, не удалось отговориться общими рассуждениями о "непротиворечивости" теории относительности" – студент оказался настойчивым, и Матсас вынужден был обратиться к литературе. А поскольку он обнаружил, что в литературе готового ответа нет, пришлось искать его самому. Что ж он нашел?

Подлодка утонет. Капитану не помогут все его рассуждения о молекулах воды, которые, мол, обязаны стать массивнее и так далее. Хотя рассуждения эти вполне верны. Просто они неполны. Как обнаружил Матсас, в них и впрямь не учтена некая деталь и даже не деталь, а целая "деталища". Но не такая, как во всех уже известных парадоксах частной теории относительности – чисто кинематическая, связанная только со скоростью, а деталь динамическая, то есть связанная с силами. И она вполне заслуживает названия "деталищи", поскольку обязана самой гигантской силе во Вселенной – силе всемирного тяготения. Поэтому Матсасу для объяснения парадокса пришлось воспользоваться уравнениями не только частной, но и общей теории относительности.

И вот в самом грубом пересказе – "на пальцах" – выводы, к которым он пришел. Плавучесть погруженных в жидкость предметов – это в конечном счете результат их веса, то есть притяжения к Земле, то есть гравитации. А гравитация между двумя телами, подобно размерам и промежуткам времени, тоже зависит от скорости относительного движения этих тел. И правильное рассуждение капитана должно было бы звучать так: когда вода – вместе с Землей – движется относительно лодки, возрастает не только плотность воды, но и гравитационное взаимодействие между подлодкой и (движущейся) Землей, то есть Земля начинает притягивать подлодку с большей силой.

Это возрастание гравитации, если его (по формулам теории относительности) подсчитать, оказывается больше, чем возрастание плотности воды. Иными словами, при любой (достаточно большой скорости) увеличение веса подлодки за счет увеличения ее гравитационного взаимодействия с Землей перекрывает рост плотности движущейся воды, то есть перекрывает рост архимедовой выталкивающей силы. А это значит, что и с точки зрения капитана его подлодка должна пойти ко дну. Итак: береговой наблюдатель думает, что она идет ко дну за счет увеличения ее плотности, капитан объясняет тот же результат увеличением гравитационного поля, но оба они вынуждены согласиться, что лодка, увы, утонет.

Нет, однако, худа без добра, как говорит пословица, и в данном случае она справедлива. Физики – и прежде всего сам Матсас – уже сообразили, что формула, объясняющая релятивистский парадокс Архимеда, может найти применение при расчетах сверхбыстрого, тоже околосветового вращения газов и вещества вокруг самых массивных космических объектов – черных дыр и нейтронных звезд. Возможно, анализ этого вращения тоже требует учета релятивистского изменения плавучести одних слоев газа или вещества относительно других при их относительном движении. А некоторые ученые уже говорят о других областях возможного применения этой формулы – например, в релятивистской термодинамике и так далее.

Проверяя теорию струн

Если вы спросите, чем занимался американский физик Джошуа Лонг перед тем, как перейти в Национальную лабораторию в Лос-Атамосе, он с гордостью ответит: «Измерял гравитацию». И гордость эта будет законной, потому что измерения Лонга привлекли внимание многих физиков из соседних областей физической науки, прежде всего – специалистов по теории струн, этого главного претендента на звание «Теории Всего».

На самом деле, вряд ли вы спросите, чем занимался Лонг, хотя бы потому, что понятия не имеете, кто он такой и чем знаменит. Но сейчас, когда вы уже знаете, чем прославился Лонг, вы вправе задать другой, более существенный вопрос: "А зачем он измерял гравитацию, если она давным– давно уже измерена?"

Действительно, величина гравитационного притяжения между двумя телами измерялась неоднократно и издавна, еще с тех самых пор, как Ньютон сформулировал свой закон всемирного тяготения. И всякий раз измерения эти подтверждали, что формула Ньютона верна – в пределах достигнутой в данном эксперименте точности. Но прежде все такие измерения проводились для двух тел, находящихся на достаточно большом расстоянии друг от друга. Между тем в последнее время физиков заинтересовало, выполняется ли формула Ньютона на расстояниях малых, порядка миллиметра и меньше. И именно такой проверкой занимался Джошуа Лонг перед тем, как перешел на работу в знаменитый Лос-Аламос, на родину первой атомной бомбы.

Теперь вы, надо думать, уже слегка заинтересовались: "А что, есть основания думать, что на таких расстояниях закон Ньютона не выполняется?" Интерес ваш вполне оправдан. Ни на микро-, ни на мегарасстояниях закон Ньютона строго не проверялся. Профессор Мильгром из Израиля прославился на весь физический мир, выдвинув предположение, что этот закон нарушается на очень больших расстояниях, порядка галактических. Его теория уже неоднократно объявлялась опровергнутой и столько же раз воскресала. В качестве объяснения причин слишком быстрого вращения наружных частей галактик она и поныне конкурирует с другим, строго ньютоновым объяснением, в котором причиной этого неприлично быстрого вращения объявляется вовсе не нарушение закона Ньютона, а существование внутри галактик так называемого темного вещества.

Подобным образом зародившаяся около двух десятилетий назад "теория струн" утверждает, что закон всемирного тяготения должен нарушаться также на очень малых расстояниях, и вот почему. Теория струн, пытаясь охватить единым описанием (едиными формулами) все силы, существующие в природе, однозначно пришла к выводу, что такое объединение возможно, если физическое пространство, в котором действуют эти силы, не трехмерно, а многомерно, то есть в нем должны существовать четвертое, пятое, шестое и так далее измерения. Почему же мы не замечаем этих дополнительных измерений? Потому что, отвечает теория, все они, кроме трех, очень коротки и не могут уходить в бесконечность, ибо по всем этим дополнительным направлениям многомерное пространство как бы свернуто в тонкие трубочки. Для наглядности представьте себе, что вы смотрите прямо в торец очень-очень тонко свернутого двумерного листка бумаги. Он представится вам одномерной линией, хотя "на самом деле" его торец имеет конечное поперечное сечение, просто второе измерение в данном случае свернуто до практически исчезающего размера.

Вот в теории струн, чтобы прийти к единым формулам для различных физических сил, приходится постулировать, что все дополнительные измерения физического пространства свернуты до исчезающе малых размеров (порядка 10 в минус тридцать пятой степени метра!) Но все они, продолжает теория, тем не менее дают о себе знать, если измерять силу притяжения двух тел, которые находятся на очень малых расстояниях, меньше одной десятой миллиметра. В частности, должно оказаться, что на достаточно малом расстоянии гравитация между двумя телами станет в тысячи, а то и в десятки тысяч раз больше той, которую предсказывает для таких расстояний формула Ньютона.

В последних вариантах теории струн – а теория эта все время совершенствуется, чтобы прийти к согласию со всеми экспериментальными данными, – постулируется еще более революционное утверждение: некоторые из свернутых измерений на самом деле могут быть свернуты не так "туго", как постулировалось раньше, а слегка "расслабленно", как если бы упомянутый выше листок бумаги слегка раскрутился и обрел видимую толщину. Она может достигать "огромных" значений – до одной десятой миллиметра!

В этом случае, согласно новым расчетам, существующие в дополнительных пространствах гравитационные поля оказываются способными проникать в наше родное трехмерное пространство. Как говорят теоретики, гравитация протекает из одних измерений в другие.

Тогда она должна добавляться к нашей "трехмерной гравитации", так что в сумме на малых расстояниях, опять порядка одной десятой миллиметра, сила притяжения двух тел должна оказаться больше, чем предсказывает формула Ньютона. И эксперимент, который показал бы, что гравитация на малых расстояниях действительно не подчиняется старому закону, был бы одновременно тем самым экспериментальным подтверждением теории струн, которого ее создатели ждут не дождутся. Именно такой эксперимент поставил Джошуа Лонг, и теперь окончательно понятно, почему физики так разволновались.

Источником гравитации в эксперименте Лонга была тонкая металлическая пластинка длиной 20 и толщиной 0,3 миллиметра. Ничего мистического в этих размерах нет – просто тонкая гибкая пластинка из вольфрама, закрепленная на одном конце и способная покачиваться вверх-вниз, как трамплин. Под ней на расстоянии 0,1 миллиметра была закреплена другая тонкая и гибкая пластиночка из вольфрама, подобранная так, чтобы частота ее собственных колебаний совпадала с частотой верхней пластинки. Такое совпадение собственных частот гарантировало, что самая ничтожная сила гравитации, действующая между пластинками, сумеет согласовать их качания. Эксперимент, как видите, прост, вся хитрость – в его необычайной тонкости, вся трудность – в предельно полном устранении всех побочных воздействий, которые могли бы легко исказить результат измерений.